Нефть на нефтяных месторождениях обезвоживают для:
1. существенного снижения транспортных расходов, так как вода сама по себе является балластом и транспортировать ее по магистральным нефтепроводам нет необходимости;
2. недопущения образования стабильных эмульсий, трудно поддающихся разрушению на нефтеперерабатывающих заводах;
3. предохранения магистральных трубопроводов от внутренних коррозионных разрушений;
4. закачки отделенной воды в пласт для поддержания пластового давления.
При транспортировании необезвоженной нефти по магистральному нефтепроводу в нижней части его может скапливаться коррозионно-активная минерализованная пластовая вода, приводящая сравнительно быстро (2—3 года) этот трубопровод в аварийное состояние.
2. ДЕЭМУЛЬГАТОРЫ (ПАВ), ПРИМЕНЯЕМЫЕ ДЛЯ РАЗРУШЕНИЯ НЕФТЯНЫХ ЭМУЛЬСИЙ ТИПА В/Н
Для разрушения нефтяных эмульсий широко применяются различные деэмульгаторы — поверхностно-активные вещества, обладающие большей активностью, чем эмульгаторы. Основное назначение деэмульгаторов — вытеснить с поверхностного слоя капель воды эмульгаторы — естественные поверхностно-активные вещества, содержащиеся в нефти (асфальтены, нафтены, смолы» парафин и мехпримеси) и воде (соли, кислоты и т. д.).
Вытеснив с поверхностного слоя капель воды природные эмульгирующие вещества, деэмульгатор образует гидрофильный адсорбционный слой, в результате чего капельки воды при столкновении коалесцируют (сливаются) в более крупные капли и оседают.
Чем эффективнее деэмульгатор, тем больше он снижает прочность «бронированного» слоя и тем интенсивнее разрушается эмульсия.
Для уопешного разрушения и прекращения «старения» нефтяных эмульсий деэмульгаторы следует подавать на забой скважин и осуществлять «внутрискважинную» деэмульсацию.
При подаче деэмульгаторов на забой скважин обычно происходит инверсия эмульсии, т. е. эмульсия В/Н превращается в эмульсию Н/В, в которой внешней фазой является вода с небольшой вязкостью, равной 1 мПа-с, существенно снижающая потери давления от трения .
Под эффективностью деэмульгаторов понимают их деэмульсационную способность, которая характеризуется их расходом, качеством подготовленной нефти.
3. КЛАССИФИКАЦИЯ ДЕЭМУЛЬГАТОРОВ И ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫ Е К НИМ ТРЕБОВАНИЯ
Деэмульгаторы, применяемые для разрушения эмульсий тип В/Н, делятся на две группы:
1. ионогенные (образующие ион в водных растворах) и
2. неионогенные (не образующие ионов в водных растворах).
К первой группе относятся малоэффективные деэмульгаторы: НЧК (нейтрализованный черный контакт) и НКГ (нейтрализованный кислый гудрон), которые в настоящее время для деэмульсации нефти не применяются.
К неионогенным маслорастворимым деэмульгаторам относятся: сепорол , дисолван .
Неионогенные деэмульгаторы имеют ряд преимуществ перед ионогенными.
Преимущества эти следующие:
1. незначительный удельный расход ,
2. хорошее растворение в воде и нефти, отсутствие взаимодействия с солями и кислотами, содержащимися в пластовой воде и нефти, без образования осадков в трубах и аппаратах,
3. стоимость неионогенных ПАВ в 40 — 60 раз выше стоимости НЧК, а расход их в сотни раз меньше, чем НЧК.
Однако большинство неионогенных деэмульгаторов обладает токсичностью и относится к опасным веществам. Поэтому они должны храниться в специальных помещениях под замком.
4. ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ РАЗРУШЕНИЯ НЕФТЯНЫХ ЭМУЛЬСИЙ ТИПА В/Н
Существуют следующие основные методы разрушения нефтяных эмульсий:
1. внутритрубная деэмульсация (путевая);
2. гравитационный отстой; X центрифугирование;
4, фильтрация через твердые пористые тела;
5. электродегидрирование
6. термохимическая подготовка нефти
ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ РАЗРУШЕНИЯ Н ЕФТЯНЫХ ЭМУЛЬСИЙ ТИПА В/ Н
1. Внутритрубная (путевая) дсэмульсация.
Разрушение нефтяной эмульсин происходит в трубах на пути движения по стволу скважины, выкидной линии и сборному коллектору вплоть до установок подготовки .
Принцип внутригрубнойэмульсации озсдщги состоит в следующем. В межтрубное пространство эксплуатационных скважин или в начало сборного коллектора дозировочным насосом (15—20 г на 1 т нефтяной эмульсии) подается деэмульгатор, который сильно перемешивается с этой эмульсией в процессе ее движения до УПН и разрушает ее.
Эффективность внутритрубной деэмульсации зависит от многих факторов, главными из которых являются:
1. эффективность самого деэмульгатора,
2. интенсивность и длительность перемешивания эмульсии с ПАВ,
3. количество воды, содержащейся в эмульсии, и температура.
Практикой установлено, что чем больше эффективность ПАВ, длительность перемешивания, количество воды и температура эмульсии, тем интенсивнее происходит внутритрубная деэмульсация.
Однако эффективность внутритрубной деэмульсации значительно падает при увеличении содержания в нефти асфальтенов, а также плотности и вязкости этой нефти.
2. Гравитационный отстой.
Происходит за счет разности плотности пластовой воды (1,05—1,2 г/см3) и нефти (0,79—0,95 г/см:!) в герметизированных отстойниках и сырьевых резервуарах. Гравитационный отстой может применяться также без нагрева эмульсии, когда нефть и вода не подвергаются сильному перемешиванию, в нефти практически отсутствуют эмульгаторы (особенно асфальтены) и обводненность нефти достигает порядка 60 %.
3.Центрифугирование
Значительную силу инерции, возникающую в центрифуге, можно использовать для разделения жидкостей с различными плотностями.
Разделение водонефтяных эмульсий в центрифугах — исключительно эффективны^ метод, который еще не нашел практического применения и находится в стадии эксперимента.
4. Фильтрация.
Нестойкие эмульсии иногда успешно расслаиваются при пропускании их через фильтрующий слой, которым может быть гравий, битое стекло, древесные и металлические стружки, стекловата и другие материалы»
Деэмульсация нефтей с помощью фильтров основана на явлении селективного смачивания.
Размеры фильтров, имеющих вид колонн, зависят от объема прокачиваемой эмульсии, ее вязкости и скорости движения.
Нефтяная эмульсия вводится в колонну снизу и проходит через фильтр, где вода удерживается и сбрасывается через низ колонны, а нефть свободно проходит и отводится через верх.
Деэмульсация нефтей фильтрацией как самостоятельный процесс почти не применяется, однако в сочетании с термохимическими методами она уже сейчас широко распространена.
5. Термохимические установки (ТХУ).
Они состоят из сепараторов-деэмульсаторов, отстойников-электродегидраторов и другого оборудования. Установлено, что существующие методе деэмул ьсации нефти без применения тепла и поверхностно-активных веществ малоэффективны. Поэтому в настоящее время около 80 % всей добываемой обводненной нефти обрабатывается на термохимических установках, к преимуществам которых относятся:
1. предельная простота установки (теплообменник, отстойник и насос),
2. сравнительно низкая чувствительность режима работы установки к значительному изменению содержания воды в нефти,
3. возможность замены деэмульгаторов по мере изменения характеристики эмульсии без замены оборудования и аппаратуры.
Существуют термохимические установки по деэмульсации нефти, работающие при атмосферном давлении и установки, работающие под избыточным давлением.
Основной показатель качества товарной нефти, прошедшей обработку на термохимических установках, это остаточное содержание в ней воды и солей, так как он определяет в конечном итоге все затраты на дополнительную подготовку нефти на НПЗ.
Нефтяная эмульсия по сборному коллектору 1 поступает в сырьевой резервуар-отстойник 2, откуда насосом 3 подается для нагрева в теплообменник 4 , а затем в деэмульсатор (печь)5.
Из деэмульсатора нагретая до 60° С смесь поступает в концевой сепаратор 6, откуда самотеком направляется в негерметизированные резервуары 7, в которых находится от нескольких часов до двух-трех суток в зависимости от стойкости эмульсии.
Отстоявшуюся нефть изарезервуаров 7 откачивают насосами 8 в магистральный нефтепровод. Перед поступлением эмульсии на прием центробежного насоса 3 в нее вводится дозировочным насосом 19 деэмульгатор, а также часть подогретой пластовой воды из резервуара-отстойника 7, содержащей отработанный деэмульгатор, что позволяет значительно экономить топливо на нагрев эмульсии в теплообменниках 4 и расход деэмульгатора, подаваемого на прием центробежного насоса. Большая часть воды из товарного резервуара-отстойника 7 поступает в нефтеловушку А затем в пруды-отстойники 10 и насосом 11 подается на КНС 13.
Принципиальная схема термохимической деэмульсационной установки, работающей при атмосферном давлении:
1 —промысловый сборный коллектор:
2- сырьевой резервуар-отстойник;
3 — центробежный сырьевой насос
4 — теплообменники:
5 – деэмульсатор (печь):
6 – концевой сепаратор:
7″ — негерметизированные резервуары отстойники с товарной нефтью:
8- насос товарной нефти:
9 — нефтеловушка:
10- пруды-отстойники:
11-насос;
12— насос для ловушечной нефти: